Chemical Sensors
Vol. 36, No.1 (2020)

巻頭言

この度化学センサ研究会の副会長を拝命いたしました。数年前にも副会長として研究会の事業に携わらせて頂き、微力ながらその職責を遂行させて頂きました。今回も新たな気持ちで会の運営に関わらせて頂きますのでご支援のほどよろしくお願い申し上げます。フィガロ技研のガスセンサとの関わりを少しご紹介させて頂きます。弊社はガスセンサの専業メーカーとしてスタートし、現在はガスセンサ素子とセンサ駆動回路付ユニットに特化して「世界地域展開」・「センサ品種拡大と深耕」、「ニッチ分野のガスセンサユニット」を三本柱にした展開を図っております。ガス種につきましては1970頃の祖業でありますプロパン (LP)・都市ガス漏れ警報器用センサから1986年以降のCO警報器用センサ、車載用/居住用の空気質センサとモジュール、そして2000年ころからのフロン漏洩検知センサへと進んできました。これらのガス種向けのセンサは数量的にも需要が大きく弊社の主力となっています。地域的には日本国内からスタートして、北米、欧州、中国、韓国へと事業展開し、国内売り上げは飽和状態である中で2000年以降海外でのビジネスが過半を占めるようになりました。また、ガスセンサユニットでは自動車室内の内外気切替、業務用エアコンのフロン漏洩検知、そしてアルコールチェッカーのような特定のニッチ分野でのシェアを得てきました。このような事業展開を進めるうえで最も重要なことは、顧客が求める性能を持つセンサをリーズナブルな価格でタイムリーに、そして高品質で如何なる納期・数量にも対応できる体制を確立することであるということを学んできました。特に1000万個を超えるユーザー需要に応えるためのQCDSの体制整備は弊社の強みとなっています。このような難しい命題をクリアするうえでキーになるのはセンサの検知原理に立ち返り開発を進めることではないかと感じております。弊社は半導体式からスタートして、最初の焼結型からパイプ基板型、平板型、ビーズ型という形状の多様化や、手作りからスクリーン印刷、そしてＭＥＭＳという製法上の進化、さらには接触燃焼式の加熱タイプへとプラットフォームを取り揃えてきました。一方、低消費電力と高精度の要求に対しては電気化学式で対応を、また、フロンやメタン、CO_２検知には光学式へと方式の範囲を拡げてきました。このようなセンサビジネスの展開の水先案内役として化学センサ研究会では従来の化学センサのテーマに止まらずバイオセンサや新しい原理のセンサのテーマを取り上げて頂いております。そして、さらには物理センサへと垣根を超えた対象を扱う方向を目指すことも重要かと思われます。昨今のIoTやAIによる新しい分野の開拓ではおおくの大手企業や研究機関がそのビジネスの進化を競っていますが、その技術の成否を握るのは検知対象にどのようなセンサを採用するかであると言っても過言ではありません。基本的にIoTやAIはセンサからの信号をどう扱うかの技術ですので、如何にして信号を採るかを左右するのはセンサです。これらの応用分野で求められるセンサを開発し商品化することは化学センサ研究会に関わっておられる大学や研究機関、そしてその関連企業であることは間違いないと感じています。このような社会の要請に応えてゆくことがこれからの化学センサ研究会の大きな使命であろうかと感じており、そのような目をもって新しいセンシング技術の探索と育成にいくらかでも尽力したいと考えております。

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トピックス

We developed novel biosensing principle based on unique reactions of proteins and DNA. First challenge is an intermediate regeneration of oxidase induced by appropriate reducing reagent, which is useful for signal amplification and enhancing the sensitivity of O₂-electrode-based biosensor. Second challenge is a functional conversion of copper-oxidases (amine oxidase and galactose oxidase) by extrinsic ligands (i.e., histidine and histamine).　These ligands lead change in coordination structure of active center of copper-oxidases, resulting in enhancing ascorbate oxidase activity of copper-oxidases. This phenomena can be used for the determination of histidine and histamine. Third challenge is hemeprotein-catalyzed electrocatalytic reduction of O₂, which can be used for amperometric determination of not only O₂ but also respiratory toxins (e.g., CN- and N₃-). Final challenge is a peroxidase-mimic catalytic activity of DNA-Cu(II) complex, which is useful for the electrochemical determination of H₂O₂, oxidase substrates and DNA-binding drugs.

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This research aims to develop novel gas sensor based on alkaline earth metal ferrites (AFe₂O₄: A = Ca or Mg) for sensing CO₂ or CO gases. We determined that Si- or Zr-containing CaFe₂O₄ particles had a porous structure, whereas the crystallite growth of MgFe₂O₄ powder was remarkably suppressed by adding lanthanoid atoms (Ln = La, Sm, and Dy). In the initial stage, we examined the sensing properties of CaFe₂O₄ for CO₂ gas. The CO₂ sensitivity of the 5 mol% Zr-added CaFe₂O₄ sensor reached maximum at 300°C and 350°C, which we estimated to be 2.6 times higher than that of pure CaFe₂O₄. Furthermore, we prepared MgFe₂O₄ nano powder by addition of Ln atoms, as a CO sensing material. The addition of La considerably enhanced the MgFe₂O₄ sensor’s CO sensitivity. Of the La-doped sensors investigated, the sensor with 7.5 mol% La-doped MgFe₂O₄ showed the highest sensitivity in the operating temperature between 300°C and 350°C. At 300°C, the sensitivity to CO gas was estimated to be 11.2 times higher than that of the sensor fabricated using pure MgFe₂O₄ powder.

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